CN115449777A - 半导体反应部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种半导体反应部件及其制造方法，应用于半导体器件制造过程，所述半导体反应部件包括在半导体反应设备反应表面上增设一表层，所述表层用于为半导体反应设备腔体中反应的晶圆传导热能，该表层为阳极氧化材料以增强所述半导体反应设备的使用性能提高。在不影响反应腔体工艺参数的前提下，使加热部表面耐腐蚀提升，防止小鼓包的产生，加热部的使用寿命提高。还提升了热传导温度的稳定性。不仅降低了设备维护的成本及要求，而且减少了设备腔体内不必要的颗粒数，提高了设备的利用率，提升了晶圆加工的品质，减少了晶圆的报废率，从而达到了降本增效的目的。

Description

半导体反应部件及其制造方法
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种半导体反应部件及其制造方法。
背景技术
半导体器件化学气相沉淀加工过程中，采用反应设备进行，如采用AMAT CENTURA5200DXZ设备。该设备是制造0.18-0.5微米集成电路制造工艺的主流设备，可用于沉淀PE-TEOS(通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积)DEP TEOS(正硅酸乙酯)最后生成SiO2)，BPSG(Boro-phospho-silicate Glass，硼磷硅玻璃)，PSG(磷硅玻璃)，USG(UndopedSilicate Glass，未掺杂的硅玻璃)，PE-OXIDE(聚乙烯氧化物)，PE-NITRIDE(氮化聚乙烯)，SACVD(低于大气压的化学气相沉积)等工艺。
然而在该设备腔体内进行化学气相沉淀工艺时，AL制Heater(加热部)为晶圆加工提供较高的加热温度，如SACVD工艺提供460度的高温，PE-TEOS工艺提供400度的高温等，从而使AL制Heater在高温工作环境中使其表面发生较大的翘曲形变，进而影响传导热能给晶圆，导致晶圆从AL制Heater上获得的温度减少，造成各种工艺中晶圆温度无法满足要求。另外在加热部高温状态下清洗腔体时，容易产生蚀刻性气体如：C2F6,NF3。从而造成加热部表面保护层的损伤与脱落，腐蚀性气体可以与加热部底层的AL反应，形成氟化AL及其氧化物，导致加热部表面凸起很多小鼓包，不仅影响热传导还产生氟化铝颗粒，从而使得腔体内晶圆加工品质降低，加热部工作时长增加，导致加热部寿命减少，进而增加了工艺成本。
因此，需要一种新的半导体反应方案。
发明内容
有鉴于此，本说明书实施例提供一种半导体反应部件及其制造方法，应用于半导体器件制造过程。
本说明书实施例提供以下技术方案：
本说明书实施例提供一种半导体反应部件，应用于半导体器件制造过程，所述半导体反应部件包括在半导体反应设备表面上增设一表层，所述表层用于为半导体反应设备腔体中反应的晶圆传导热能，为阳极氧化材料。
本说明书实施例还提供一种半导体反应部件的制造方法，所述半导体反应部件的制造方法包括：
获取半导体反应设备腔体内表面的使用温度参数；
根据所述使用温度参数，获取增设一表层所需的处理数据，并根据所述处理数据生成半导体反应部件的表层。
本说明书实施例还提供一种半导体反应方法，采用如本说明书实施例任一技术方案的半导体反应部件对应的半导体反应设备腔体对晶圆进行多种工艺处理。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
通过对半导体反应腔体设置一耐腐蚀表层，在不影响反应腔体工艺参数的前提下，使加热部表面耐腐蚀性提升，防止小鼓包的产生，不仅提高了加热部的使用寿命。还提升了热传导温度的稳定性。不仅降低了反应设备维护的成本及要求，而且减少了设备腔体内不必要的颗粒数，提高了设备的利用率，提升晶圆加工的品质，减少了晶圆的报废率，从而达到了降本增效的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是现有技术晶圆反应加热器使用变化缺陷的示意图；
图2是本说明书实施例提供的一种半导体反应部件示意图；
图3是现有技术晶圆反应加热器未使用表面的示意图；
图4是现有技术晶圆反应热传导温度测试结果的示意图；
图5是本说明书实施例晶圆反应热传导温度测试结果的示意图；
图6是本说明书实施例提供的一种半导体反应部件的制造方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。
半导体器件制造过程中的化学气相沉淀加工主流设备是AMAT CENTURA 5200DXZ设备，可用于沉淀PE-TEOS，BPSG，PSG，USG，PE-OXIDE，PE-NITRIDE，SACVD等工艺。在该设备腔体内进行化学气相沉淀工艺采用如图3示出的AL制加热部为晶圆加工提供较高的加热温度，如图3中示出的AL制表面3。但在该设备使用过程中，由于AL制加热部处于高温环境会造成其表面发生翘曲变形，进而影响传导给晶圆的热能，不仅造成该设备使用率下降，而且造成晶圆的报废率升高。另外在加热部高温状态时清洗腔体会产生蚀刻气体，造成加热部表面保护层的损伤与脱落，腐蚀性气体还与加热部底层的AL反应，形成氟化AL及其氧化物，导致加热部表面凸起很多小鼓包，不仅影响热传导还产生氟化铝颗粒，从而使得腔体内晶圆加工品质降低，加热部工作时长增加，导致加热部寿命减少，进而增加了工艺成本。
有鉴于此，发明人发现在半导体器件制造过程的设备表面设置一层耐腐蚀的新涂层即可阻止反应设备由于高温环境造成的翘曲变形，进而减少了高温状态下清洗高温加热部对应腐蚀性气体的产生，进而减少加热部表面凸起的小鼓包，不仅防止加热部表面的损伤与脱落，还减少氟化铝等颗粒的产生，从而使得晶圆反应过程中增强晶圆温升的热传导性能，提高晶圆加工的品质，降低加热部工作的时长，提升加热部的使用寿命，进而实现了降本增效的目的。
基于此，本说明书实施例提出了一种新的半导体反应方案。如图3所示为现有技术不在半导体反应设备加热部外表面设置新涂层，即图3示出的是AMAT CENTURA 5200DXZ腔体AL制HEATER的外表面为无保护层是AL制状态，即AL制表面3。在晶圆反应加工使用6个月后，如图1所示，HEATER表面产生很多小鼓包(参考图1圆圈中所示的多个小鼓包1)，且HEATER表面翘曲严重。而图2是本说明书提供的设置新涂层的加热部外表面示意图，通过在加热部外表面设置一新涂层(即一新表层，如图2所示的黑色涂层2)，在不影响反应腔体工艺参数的前提下，使加热部表面耐腐蚀提升，防止小鼓包的产生，提高了加热部的使用寿命。还提升了热传导温度的稳定性。不仅降低了设备维护的成本及要求，而且减少了设备腔体内不必要的颗粒数，提高了设备的利用率，提升了晶圆加工的品质，减少了晶圆的报废率，从而达到了降本增效的目的。
以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。
如图2所示，本说明书实施例提供一种半导体反应部件，该半导体反应部件应用于半导体器件制造过程，包括在半导体反应设备反应表面上增设一表层，即在原来的AL制表面渗透进去一层表层，然后形成新的表面，即通过在原来的反应表面上设置一新表层(即一新涂层，如阳极氧化材料)形成新的表面，从而增强半导体反应设备的使用性能。
在一些实施例中，阳极氧化材料包括AL制合金材料。
本说明书实施例在半导体反应设备的表面设置一表层，该表层为阳极氧化材料，如为AL2O3材料，该AL制合金材料避免了高温环境腐蚀性气体与AL制表面的反应，避免了小鼓包的产生及防止在晶圆反应的高温环境下反应表面翘曲变形的发生，从而提升反应设备表面的耐腐蚀性，提高加热部的使用寿命，还提升了热传导温度的稳定性，提升了晶圆加工的品质，减少了晶圆的报废率。
在一些实施例中阳极氧化材料为硬质阳极氧化材料。
本说明书实施例在半导体反应表面上增设一表层(即一新涂层)，该表层为硬质阳极氧化材料，相比现有技术的AL制表面不仅使反应表面增强了厚度和硬度，还增强了耐腐蚀性，从而避免了反应腔体内表面有小鼓包的产生及防止在晶圆反应的高温环境下反应表面翘曲变形，降低了反应加热部的工作时长，提高了反应加热部的使用寿命等。
在一种实施例中，表层的阳极氧化材料根据处理数据的不同，呈现不同的颜色。
具体地，设置阳极氧化材料的处理数据包括处理温度、处理时间、处理类型和处理电位大小等。对上述至少一种处理数据改变即可实现表层的不同体现，即随设置表层的热处理状态等不同，该表层会呈现不同的颜色，例如，表层由褐色、深褐色、灰黄色、灰色到黑色。另外处理温度也会影响表层的硬度等，如处理温度越低，则表层的硬度会越高。一些实施例中，表层呈现不同的颜色与AL制合金材料的型号等也有关，此处不再赘述。
如图2所示，本说明书实施例的表层为黑色，该黑色表层2可避免在晶圆反应时反应表面有小鼓包的产生及防止在晶圆反应的高温环境下反应表面翘曲变形，降低了反应加热部的工作时长，提高了反应加热部的使用寿命等。
在一些实施例中，该半导体反应部件其表层具有预设厚度。具体地，该表层的厚度为50～80um，AL制表面结合该表层形成新的表面，提升硬度增强厚度，提升了耐腐蚀性，相比现有技术阻止了与AL制表面的腐蚀反应，不仅可以防止在晶圆高温反应温度环境下半导体反应设备如加热部的表面翘曲变形等，还阻止了AL制表面产生小鼓包，降低了反应加热部的工作时长，提高了反应加热部的使用寿命等。
在一些实施例中，该半导体反应部件其表层的使用传导温度提升范围为20℃至50℃。
具体地，通过在半导体反应设备反应表面上设置一表层形成新的反应表面，提升晶圆反应设备的硬度、厚度及耐腐蚀性，从而在不影响反应腔体工艺参数的前提下，防止了小鼓包的产生，不仅提高了加热部的使用寿命，还提升了热传导温度的稳定性。参考图4和图5，现有技术中一些实施例测量晶圆反应表面的传导温度为292.9℃，改进后晶圆反应表面的传导温度为332.6℃。经过多次实验测量获得经过增设表层形成新的反应表面，提升该新反应表面的传热性能，参考下表1，本说明书实施例针对400度反应温度的情况，获取表层的使用传导温度提升范围为20℃至50℃。
表1
Figure BDA0003868097830000071
综上，本说明书实施例通过增设一表层，不仅提升加热部表面的耐腐蚀性，提高加热部的使用寿命，而且提升了晶圆加工的品质，减少了晶圆的报废率，降低了设备维护的成本及要求，提高了设备的利用率，从而达到了降本增效的目的。
一些实施例中，根据晶圆反应工艺温度条件等不同，可适应性对半导体反应设备腔体内增设上述表层，从而针对晶圆各工艺过程适配相应的半导体反应部件等。
如图6所示，本说明书实施例提供一种半导体反应部件的制造方法，其包括步骤S610～步骤S620。步骤S610、获取半导体反应腔体内表面的使用温度参数。步骤S620、根据使用温度参数，获取增设一表层所需的处理数据，并根据处理数据生成半导体反应部件的表层。
具体地，使用温度参数包括表面使用时传导温度数值范围。处理数据包括：处理温度、处理时间、处理类型和处理电位大小等。
例如使用温度参数包括表面使用时传导温度数值范围294℃至338℃。进而根据该传导温度数值范围获取涂覆反应设备表层所需的处理数据，进而根据这些处理数据生成半导体反应部件的表层。例如根据反应表面硬度等要求得到相对较低的处理温度。结合处理类型如化学电解液的不同，得到处理时间及处理电位大小的不同，一般处理电位大于30V。将待增设表层的半导体反应金属置于电解液中作为阳极，从而在其现有表面上增设一表层，其中电解液包括硫酸溶液、草酸、丙二醇、磺基水杨酸及其它的无机盐和有机酸等。采用的电源可分为直流、交流、直流交流叠加，脉冲及叠加脉冲电源等。最终通过处理得到的表层根据自身材料的不同，处理数据的不同，呈现的外观颜色也会不同，如由褐色、深褐色、灰黄色、灰色到黑色。且随着电解质温度越低，增设的表层的硬度会越高。一些实施例中增设如图2示例的黑色表层2为最佳。
相较于现有晶圆的反应表面增设一表层，提高半导体反应设备的使用性能。在不影响反应腔体工艺参数的前提下，使加热部表面耐腐蚀性提升，防止了小鼓包的产生及减少设备腔体内不必要的颗粒数，提高使用寿命。还提升了热传导温度的稳定性，提升了晶圆加工的品质，减少了晶圆的报废率，从而降低了设备维护的成本及要求，提高设备的利用率，从而达到了降本增效的目的。
本说明书实施例提供一种半导体反应方法，采用本说明书实施例任一技术方案中半导体反应部件对应的半导体反应设备腔体对晶圆进行各种工艺处理。例如采用增设表层的晶圆反应设备，实现淀积PE-TEOS,BPSG,PSG,USG,PE-OXIDE,PE-NITRIDE,SACVD等工艺，不仅提升了设备的耐腐蚀性，提高该反应设备的使用性能，防止了小鼓包产生及减少了设备腔体内不必要的颗粒数，而且在不影响腔体工艺参数的前提下，增强了反应设备的热传导性能，使晶圆反应的升温稳定，提升了晶圆加工的品质，减少了晶圆的报废率，提高了设备的利用率，从而达到了降本增效的目的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种半导体反应部件，应用于半导体器件制造过程，其特征在于，半导体反应部件包括在半导体反应设备反应表面上增设一表层，所述表层用于为半导体反应设备腔体中反应的晶圆传导热能，为阳极氧化材料。
2.根据权利要求1所述的半导体反应部件，其特征在于，所述表层的阳极氧化材料包括：AL制合金材料。
3.根据权利要求1所述的半导体反应部件，其特征在于，所述阳极氧化材料为硬质阳极氧化材料。
4.根据权利要求1所述的半导体反应部件，其特征在于，所述表层的阳极氧化材料根据处理数据的不同，呈现不同的颜色。
5.根据权利要求1所述的半导体反应部件，其特征在于，所述表层具有预设厚度。
6.根据权利要求1所述的半导体反应部件，其特征在于，所述表层的使用传导温度提升范围为20℃至50℃。
7.一种半导体反应部件的制造方法，其特征在于，制造如权利要求1-6中任一项所述的半导体反应部件，所述半导体反应部件的制造方法包括：
获取半导体反应设备腔体内表面的使用温度参数；
根据所述使用温度参数，获取增设一表层所需的处理数据，并根据所述处理数据生成半导体反应部件的表层。
8.根据权利要求7所述的半导体反应部件的制造方法，其特征在于，所述使用温度参数包括所述表层使用时传导温度的数值范围。
9.根据权利要求7所述的半导体反应部件的制造方法，其特征在于，所述处理数据包括：处理温度、处理时间、处理类型和处理电位大小。
10.一种半导体反应方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一项所述的半导体反应部件对应的半导体反应设备腔体对晶圆进行多种工艺处理。
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